5种椅旁三维颜面扫描技术正确度的初步评价_温奥楠.pdf
《5种椅旁三维颜面扫描技术正确度的初步评价_温奥楠.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《5种椅旁三维颜面扫描技术正确度的初步评价_温奥楠.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、技术方法5 种椅旁三维颜面扫描技术正确度的初步评价温奥楠1,2,刘微3,柳大为4,朱玉佳2,萧宁2,王勇1,2,赵一姣1,2(1 北京大学医学部医学技术研究院,北京100191;2 北京大学口腔医学院口腔医院数字化研究中心,国家口腔医学中心,国家口腔疾病临床医学研究中心,口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心,口腔数字医学北京市重点实验室,国家卫生健康委员会口腔医学计算机应用工程技术研究中心,国家药品监督管理局口腔材料重点实验室,北京100081;3 银川市口腔医院,银川750004;4 北京大学口腔医学院口腔医院正畸科,北京100081)摘要目的:量化评价 5 种椅旁三维颜面扫描技术的正
2、确度,为口腔临床诊疗应用提供参考。方法:使用传统专业型三维颜面扫描仪 Face Scan 采集受试者三维颜面数据,作为本研究的参考数据。分别使用 4 种便携式三维颜面扫描仪(Space Spider、LEO、EVA 和 DS-FScan)及 iPhone 手机(Bellus3D 颜面扫描 APP),采集受试者三维颜面数据。在 Geomagic Studio 2013 中通过数据配准、偏差分析等功能计算上述 5 种椅旁三维颜面扫描技术的整体三维偏差和面部分区三维偏差,评价其正确度的表现。扫描过程中同时记录扫描时间,并对受试者舒适度采用视觉模拟评分法(visual analogue scale,V
3、AS)进行评分,评价 5 种三维颜面扫描技术的扫描效率和患者接受度。结果:测试数据与参考数据间平均整体和平均分区三维偏差最小者均为 DS-FScan(分别为0 334 mm 和0 329 mm),最大者均为 iPhone 手机(分别为 0 483 mm 和 0 497 mm)。Space Spider 获取的三维颜面数据的细节特征表现力最好。扫描效率最高和受试者接受度最高者均为 iPhone 手机,平均扫描时间为 14 s,受试者扫描舒适度的 VAS 评分为9 分。结论:5 种椅旁三维颜面扫描技术中,4 种便携式设备的扫描数据正确度没有显著差异,均优于 iPhone 手机的扫描数据,iPhon
4、e 扫描技术的受试者体验最好。关键词面部;三维成像;计算机辅助图像处理 中图分类号780 4 文献标志码A 文章编号1671-167X(2023)02-0343-08doi:10 19723/j issn 1671-167X 2023 02 021Preliminary evaluation of the trueness of 5 chairside 3D facial scanning techniquesWEN Ao-nan1,2,LIU Wei3,LIU Da-wei4,ZHU Yu-jia2,XIAO Ning2,WANG Yong1,2,ZHAO Yi-jiao1,2(1 Inst
5、itute of Medical Technology,Peking University Health Science Center,Beijing 100191,China;2 Center of DigitalDentistry,Peking University School and Hospital of Stomatology National Center for Stomatology National Clinical e-search Center for Oral Diseases National Engineering esearch Center of Oral B
6、iomaterials and Digital Medical Devices Beijing Key Laboratory of Digital Stomatology NHC esearch Center of Engineering and Technology for ComputerizedDentistry NMPA Key Laboratory for Dental Materials,Beijing 100081,China;3 Yinchuan Stomatology Hospital,Yin-chuan 750004,China;4 Department of Orthod
7、ontics,Peking University School and Hospital of Stomatology,Beijing100081,China)基金项目:国家自然科学基金(82071171、81870815)、宁夏回族自治区重点研发计划项目(2018BEG02012)和北京大学口腔医院实验室开放课题(PKUSS20210202)Supported by the National Natural Science Foundation of China(82071171,81870815),the Key D Program of NingxiaHui Autonomous egi
8、on of China(2018BEG02012)and the Open Subject Foundation of Peking University School and Hospital of Stomatology(PKUSS20210202)Corresponding author s e-mail,kqcadc bjmu edu cn,kqcadcs bjmu edu cn网络出版时间:2023-3-38:54:26网络出版地址:http:/kns cnki net/kcms/detail/114691 202303021046012 htmlABSTACTObjective:T
9、o quantitatively evaluate the trueness of five chairside three-dimensional facialscanning techniques,and to provide reference for the application of oral clinical diagnosis and treatmentMethods:The three-dimensional facial data of the subjects were collected by the traditional professionalthree-dime
10、nsional facial scanner Face Scan,which was used as the reference data of this study Fourkinds of portable three-dimensional facial scanners(including Space Spider,LEO,EVA and DS-FScan)and iPhone mobile phone(Bellus3D facial scanning APP)were used to collect three-dimensional fa-cial data from the su
11、bjects In Geomagic Studio 2013 software,through data registration,deviation analy-sis and other functions,the overall three-dimensional deviation and facial partition three-dimensional de-viation of the above five chairside three-dimensional facial scanning technologies were calculated,andtheir true
12、ness performance evaluated Scanning time was recorded during the scanning process,and thesubject s comfort was scored by visual analogue scale(VAS)The scanning efficiency and patient ac-ceptance of the five three-dimensional facial scanning techniques were evaluated esults:DS-FScan hadthe smallest m
13、ean overall and mean partition three-dimensional deviation between the test data and thereference data,which were 0 334 mm and 0 329 mm,respectively The iPhone mobile phone hadthe largest mean overall and mean partition three-dimensional deviation between the test data and the343北京大学学报(医学版)JOUNAL OF
14、 PEKING UNIVESITY(HEALTH SCIENCES)Vol55No2Apr 2023reference data,which were 0 483 mm and 0 497 mm,respectively The detailed features of the three-dimensional facial data obtained by Space Spider were the best The iPhone mobile phone had thehighest scanning efficiency and the highest acceptance by th
15、e subject The average scanning time of theiPhone mobile phone was 14 s,and the VAS score of the subjectsscanning comfort was 9 pointsConclusion:Among the five chairside three-dimensional face scanning technologies,the trueness of thescan data of the four portable devices had no significant differenc
16、e,and they were all better than theiPhone mobile phone scan The subject with the iPhone scanning technology had the best expe-rienceKEY WODSFace;Three-dimensional imaging;Computer-assisted image processing在口腔临床诊疗过程中,颜面部的三维形态特征是口腔医生关注的问题。传统上,对患者二维影像数据的诊断分析并不能全面真实地反映出患者颜面部的形态特征1 4,对三维颜面部数据进行诊断分析是口腔医学的
17、发展趋势,有助于提高术前诊断、治疗方案设计及术后疗效评价的准确性和真实性。近年来,随着数字化技术不断发展,多种三维颜面扫描仪被应用于口腔临床,为采集患者颜面部三维数据提供了极大的便利。在口腔正畸领域,Krneta 等 5 通过采集正畸儿童的三维颜面数据,对类错牙 合畸形儿童的颜面部形态进行分析,指出三维分析是乳牙期类错牙 合畸形早期诊断的有效方法。在颜面缺损修复领域,Bockey 等 6 和 Farook 等 7 借助三维颜面数据,对颜面缺损进行颌面部赝复体的修复设计,均取得了良好的效果。可见三维颜面数据对口腔临床诊疗具有重要意义,而三维颜面数据的采集是重要前提。三维颜面扫描仪按设备特点可分为
18、固定式(专业型)与便携式两大类,扫描技术原理包括立体摄影8 11、激光扫描12 14、结构光扫描15 17 等。目前广泛使用的三维颜面扫描仪多为立体摄影和结构光扫描原理的固定式设备18 20,其扫描精度已得到普遍认可21 23。学者已开始关注便携式三维颜面扫描仪的应用研究,由于其体积小巧、便于携带,可在椅旁获取患者三维颜面数据,因此有利于颜面扫描技术的临床普及和推广。其中具有代表性的三维颜面扫描技术包括美国 Bellus3D 公司基于 iPhone手机的深感摄像系统(TrueDepth Camera System)开发的一款三维颜面扫描 APP 软件,可以使用手机硬件采集三维颜面数据,大大降低
19、了椅旁三维颜面技术的应用难度,为三维颜面数据的获取提供了更多可能性24 26。本研究将针对目前主流的 4 种便携式椅旁三维颜面扫描仪及 iPhone 手机扫描技术进行临床初步应用评价,量化评价上述 5 种椅旁三维颜面扫描技术的正确度(系统精度),并对扫描时间、受试者接受度和颜面部表面特征的扫描效果进行主观评价,为椅旁三维扫描技术的口腔临床应用提供参考。1资料与方法1 1研究对象和设备选取志愿者 1 名,纳入标准:健康成年人,颜面部无畸形、无发育性疾病、无明显不对称。本研究获得北京大学口腔医院生物医学伦理委员会批准(PKUSSIB-202164080),受试者对本研究内容、目的充分了解,知情并同
20、意。参考组扫描设备:专业型三维颜面扫描仪 FaceScan(3D-Shape corp,德国),用于本研究三维颜面参考数据的采集。Face Scan 是口腔临床常用的固定式三维颜面扫描仪,扫描速度为 0 2 0 8 s,扫描精度为01 mm,成像原理为光栅扫描,电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)的像素为500 万 19。实验组扫描设备:便携式三维颜面扫描仪Space Spider(Artec 3D,卢森堡)、LEO(Artec 3D,卢森堡)、EVA(Artec 3D,卢森堡)、DS-FScan(先临三维,中国)以及 iPhone 手机(Apple,美国),相关
21、参数详见表 1。逆向工程软件 Geomagic Studio 2013(3D Sys-tem,美国)用于实验数据的处理和三维偏差分析。表 15 种椅旁三维颜面扫描仪的相关参数Table 1Parameters of 5 chairside three-dimensional facial scannersDeviceWeight/kgNominal precision/mmLight sourceScanning principleSpace Spider0 850 05Blue LEDStructured light scanningLEO1 800 10LaserStructured li
22、ght scanningEVA0 850 10White lightStructured light scanningDS-FScan1 130 10White LEDStructured light scanningiPhone 0 18N/AInfrared lightDot matrix projectionLED,light-emitting diode N/A indicates that the device does not have a nominal precision443北京大学学报(医学版)JOUNAL OF PEKING UNIVESITY(HEALTH SCIENC
23、ES)Vol55No 2Apr 20231 2三维颜面数据的采集1 2 1三维颜面参考数据的采集使用三维颜面扫描仪 Face Scan 采集受试者的三维颜面扫描数据作为本研究的三维颜面参考数据,扫描前进行仪器校准以保证能够准确取像。受试者听从研究者的指导,坐在仪器前方 135 cm 处,保持自然头位状态。受试者面部完全暴露,头发不能遮挡颜面部,上至发迹线处,左右至耳部,表情自然,轻咬合。扫描过程如图 1A 所示,拍摄完成后将三维颜面扫描数据以 OBJ 格式保存。1 2 2三维颜面测试数据的采集分别使用便携式三维颜面扫描仪 Space Spider、LEO、EVA、DS-FScan 和 iPho
24、ne 采集受试者的三维颜面扫描数据作为本研究的三维颜面测试数据。(1)Space Spider、LEO、EVA 和 DS-FScan 的扫描过程(图1B):受试者取坐位,上半身直立,保持自然头位状态,面部完全暴露,头发不能遮挡颜面部,扫描范围同参考数据(Face Scan 扫描数据),表情自然,轻咬合。扫描时,由 1 名熟练操作扫描仪的研究者连续扫描 3 次,每次扫描前确认受试者面部表情和咬合状态的一致性,将扫描数据以 OBJ 格式保存。(2)iPhone 扫描过程(图 1C):使用 iPhone 手机软件 Dental Pro,扫描时受试者保持站立姿势,面部表情及咬合状态要求同前。将 iPh
25、one 放置于与受试者颜面部等高的手机支架上,受试者根据 APP语音指导,依次左右转头、低头抬头,连续扫描 3 次,每次扫描前确认受试者面部表情和咬合状态的一致性,将扫描数据以 OBJ 格式保存。A,three-dimensional facial scanner Face Scan scanning process diagram;B,portable three-dimensional facial scanning process diagram;C,iPhone mobile phone three-dimensional facial scanning process diagram
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 种椅旁 三维 颜面 扫描 技术 正确 初步 评价 温奥楠
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。